กำเนิดและแหล่งกักเก็บน้ำบาดาล

กำเนิดและแหล่งกักเก็บน้ำบาดาล
โอริสา สังข์กลมเกลี้ยง
นักวิชาการสาขาวิทยาศาสตร์มัธยมศึกษา

น้ำเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับมนุษย์และสัตว์ในการดำรงชีวิต การใช้น้ำบนโลกได้เพิ่มขึ้นเป็นทวีคูณทุกวัน เพราะจำนวนประชากรโลกที่เพิ่มขึ้นและการขยายตัวของภาคอุตสาหกรรมที่ใช้น้ำเป็นปัจจัยสำคัญในการผลิตสินค้า รวมทั้งการใช้น้ำในภาคเกษตรกรรม โดยทั่วไปแหล่งน้ำตามธรรมชาติแบ่งออกเป็น 3 ประเภท คือ น้ำฟ้า (atmospheric water) น้ำผิวดิน (surface water) และน้ำใต้ดิน (subsurface water) น้ำฟ้าที่ตกลงมาสู่ผิวโลกจะถูกกักเก็บเป็นน้ำในแม่น้ำ ลำคลอง ทะเลสาบ และมหาสมุทร ซึ่งก็คือน้ำผิวดิน น้ำผิวดินบางส่วนจะไหลซึมลงสู่ใต้ดิน ไปถูกกักเก็บไว้ในชั้นดินและหิน เกิดเป็นน้ำใต้ดินต่อไป

การหมุนเวียนของน้ำในแหล่งต่าง ๆ จะเกิดขึ้นเป็นวัฏจักร เรียกว่า วัฏจักรน้ำ (hydrologic cycle) คือ เมื่อน้ำบนผิวโลกได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์จะระเหยเป็นไอลอยขึ้นสู่บรรยากาศ จนไปถึงระดับที่อุณหภูมิต่ำพอจะเกิดการควบแน่นเป็นละอองน้ำ กลายเป็นเมฆและเกิดเป็นฝนตกลงสู่ผิวโลก เมื่อน้ำตกลงสู่ผิวโลกส่วนหนึ่งจะเป็นหิมะหรือธารน้ำแข็งในบริเวณภูเขาสูงและบริเวณขั้วโลก ส่วนหนึ่งจะไหลล้นไปตามผิวดิน ลงสู่แม่น้ำ ลำคลอง และไหลออกสู่ทะเล มหาสมุทร ส่วนหนึ่งจะถูกพืชดูดไปใช้และคายน้ำออกสู่บรรยากาศ ส่วนหนึ่งจะไหลซึมลงสู่ใต้ดินกลายเป็นน้ำใต้ดิน และส่วนหนึ่งจะระเหยเป็นไอลอยกลับไปสู่บรรยากาศหมุนเวียนเป็นวัฏจักรไม่มีที่สิ้นสุด ดังรูปที่ 1

รูปที่ 1 วัฏจักรของน้ำ

แหล่งน้ำบนโลกของเราจะเป็นน้ำเค็มในทะเลและมหาสมุทรถึงร้อยละ 97.2 เป็นน้ำจืดร้อยละ 2.8 ซึ่งจะอยู่ในรูปของธารน้ำแข็งร้อยละ 2.14 อยู่ในรูปของน้ำบาดาลร้อยละ 0.61 อยู่ในรูปของน้ำในแม่น้ำ ลำธาร ร้อยละ 0.009 และอยู่ในรูปของความชื้นในดินและในบรรยากาศร้อยละ 0.006 เราจะเห็นได้ว่าน้ำบาดาลเป็นแหล่งน้ำจืดที่อยู่ในสถานะของเหลวที่มีปริมาณมากที่สุดบนโลกของเรา

น้ำบาดาลและระดับน้ำใต้ดิน

น้ำที่ซึมลงไปใต้ดินส่วนหนึ่งจะซึมอยู่ตามช่องว่างระหว่างเม็ดดิน เรียกว่า น้ำในดิน (soil water) ในฤดูแล้งน้ำในดินอาจถูกแดดเผาให้ระเหยแห้งไปได้ น้ำที่เหลือจากน้ำในดินจะไหลซึมลงต่อไป สุดท้ายจะไปถูกกักเก็บไว้ตามช่องว่าง ตามรูพรุนหรือตามรอยแตกในหินหรือชั้นหิน จนกระทั่งหินดังกล่าวอิ่มตัวด้วยน้ำ น้ำที่ถูกกักเก็บไว้ดังกล่าวเรียกว่า น้ำบาดาล (ground water) ระดับบนสุดของน้ำบาดาลจะเป็นระดับน้ำใต้ดิน (water table) ซึ่งจะเป็นพื้นผิวหรือแนวระดับน้ำใต้ผิวดินที่อยู่ระหว่างเขตอิ่มน้ำกับเขตอิ่มอากาศ ณ ระดับน้ำใต้ดินนี้แรงดันน้ำในชั้นหินจะเท่ากับแรงดันของบรรยากาศ และในตำแหน่งที่ลึกลงไปจากระดับน้ำใต้ดิน แรงดันของน้ำจะเพิ่มมากขึ้นเนื่องจากน้ำหนักของน้ำที่กดทับอยู่ ระดับน้ำใต้ดินจะเปลี่ยนแปลงขึ้นลงไปตามฤดูกาล โดยในฤดูแล้งระดับน้ำใต้ดินจะอยู่ลึกกว่าระดับปกติ ระดับน้ำใต้ดินส่วนใหญ่จะเอียงเทไปตามลักษณะภูมิประเทศหรือวางตัวสอดคล้องกับระดับหรือรูปร่างของภูมิประเทศ และจะไปบรรจบกับระดับน้ำในแม่น้ำหรือทะเลสาบ

การแบ่งชั้นหินหรือชั้นกรวดทรายโดยใช้ระดับน้ำใต้ดินเป็นแนวแบ่งเขต จะแบ่งออกเป็น 2 ส่วน (ดูรูปที่ 2) ได้แก่

1) เขตอิ่มอากาศ (zone of aeration) คือ ส่วนบนตั้งแต่ผิวดินลงไปจนถึงระดับน้ำใต้ดิน ช่องว่างในดินหรือช่องว่างในหินหรือชั้นหินในเขตนี้บางส่วนจะมีน้ำกักเก็บอยู่ และบางส่วนจะมีฟองอากาศแทรกอยู่ น้ำในเขตนี้จะถูกยึดอยู่ในช่องว่างด้วยแรงดึงคาปิลลารี

2) เขตอิ่มน้ำ (zone of saturation) เป็นเขตที่อยู่ต่อจากเขตอิ่มอากาศลงไปหรืออยู่ใต้ระดับน้ำใต้ดินลงไป ช่องว่างในหินหรือชั้นหินในเขตนี้จะมีน้ำอยู่เต็มทุกช่องว่างหรืออิ่มตัวไปด้วยน้ำ น้ำที่ถูกกักเก็บอยู่ในเขตนี้จะเป็นน้ำบาดาล

รูปที่ 2 ภาพตัดขวางแสดงระดับน้ำใต้ดิน เขตอิ่มอากาศ เขตอิ่มน้ำ
และระดับความลึกของน้ำใต้ดินในฤดูแล้ง

แหล่งกักเก็บน้ำบาดาล

หินที่เป็นแหล่งกักเก็บน้ำบาดาล เรียกว่า หินอุ้มน้ำ (water bearing rock) และชั้นหินที่รองรับแหล่งน้ำบาดาล เรียกว่า ชั้นหินกันน้ำ (confining bed) ซึ่งเป็นชั้นหินหรือชั้นตะกอนที่มีเนื้อแน่นจำพวกหินเนื้อตัน (impermeable rock) เช่น หินทรายแป้ง หินดินดาน เป็นต้น หินพวกนี้มีสมบัติเป็นเหมือนวัสดุกันน้ำ ไม่ยอมให้น้ำซึมผ่านหรือซึมผ่านได้แต่น้อยมาก

บริเวณหนึ่ง ๆ อาจมีแหล่งน้ำบาดาลหลายแหล่งหรือหลายชั้นก็ได้ โดยชั้นหินในบริเวณนั้นวางตัวเอียงเทกับผิวดิน ทำให้น้ำจากผิวดินสามารถไหลซึมเข้าสู่ชั้นหินอุ้มน้ำ (aquifer) แต่ละชั้นที่วางตัวเอียงเทและถูกขนาบด้วยชั้นหินกันน้ำทั้งด้านบนและด้านล่างได้โดยตรง ซึ่งจะทำให้เกิดแรงดันขึ้นในน้ำบาดาล (ดูรูปที่ 3)

รูปที่ 3 แสดงชั้นหินอุ้มน้ำที่ถูกขนาบด้วยชั้นหินกันน้ำทั้งด้านบนและด้านล่าง

ชั้นหินอุ้มน้ำ (aquifer) เป็นชั้นหินหรือชั้นตะกอนที่มีสมบัติยอมให้น้ำซึมผ่านได้โดยง่าย เนื่องจากมีช่องว่างระหว่างตะกอนมาก หรือมีโพรงหรือรอยแตกต่อเนื่องกัน ทำให้เก็บน้ำไว้ได้เป็นปริมาณมาก ชั้นหินนี้จะอยู่ในเขตอิ่มน้ำ ตัวอย่างได้แก่ หินทราย หินปูน ชั้นตะกอนทราย ชั้นกรวด เป็นต้น จากรูปที่ 3 ชั้นหินอุ้มน้ำจะถูกขนาบด้วยชั้นหินกันน้ำทั้งด้านบนและด้านล่าง ซึ่งจะมีระดับน้ำใต้ดินอยู่ตรงรอยสัมผัสระหว่างชั้นหินอุ้มน้ำกับชั้นหินกันน้ำที่กดทับอยู่ด้านบน ซึ่งถ้าเราเจาะบ่อบาดาลลงไปถึงชั้นหินอุ้มน้ำนี้ แรงดันที่มีอยู่ในน้ำจะดันให้น้ำมีระดับสูงขึ้นไปอยู่ที่จุดใดจุดหนึ่งในบ่อ ระดับน้ำใต้ดินเช่นนี้เราเรียกว่า ระดับแรงดันน้ำ บ่อบาดาลที่เจาะลงไปถึงชั้นหินอุ้มน้ำและทำให้น้ำบาดาลดันตัวสูงขึ้นมาในบ่อ โดยระดับน้ำในบ่ออยู่สูงกว่าระดับของชั้นหินอุ้มน้ำ แต่ต่ำกว่าระดับผิวดิน โดยไม่มีน้ำพุออกมา จะเรียกบ่อบาดาลนั้นว่า บ่อน้ำบาดาลมีแรงดัน (artesian well) (ดูรูปที่ 3)

คุณสมบัติต่าง ๆ ที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับปริมาณน้ำที่ถูกกักเก็บหรือปล่อยออกมาจากชั้นหินอุ้มน้ำ ได้แก่ รูปร่าง การวางตัวและการคัดขนาด (sorting) ของตะกอน ปัจจัยต่าง ๆ เหล่านี้จะส่งผลต่อขนาดช่องว่างระหว่างตะกอนหรือช่องว่างในหิน และความพรุนของหินก็เป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลให้ชั้นหินอุ้มน้ำนั้น ๆ สามารถกักเก็บน้ำและปล่อยน้ำออกมาได้มากหรือน้อย

จากการศึกษาข้อมูลจากแหล่งต่าง ๆ ทำให้เราทราบว่าน้ำบาดาลในแหล่งหนึ่ง ๆ อาจต้องใช้เวลาในการเกิดอย่างต่อเนื่องนับร้อยนับพันปี การสูบน้ำบาดาลขึ้นมาใช้ในปริมาณที่มากเกินไปทั้งในการดำรงชีวิต ในภาคอุตสาหกรรมและเกษตรกรรมอาจทำให้น้ำบาดาลในแหล่งนั้น ๆ หมดลงไปได้ และทำให้เกิดปัญหาการขาดแคลนน้ำในเวลาต่อมา และการสูบน้ำบาดาลออกมาใช้เป็นปริมาณมากจะก่อให้เกิดปัญหาต่อสภาพแวดล้อมด้วย เช่น การทรุดตัวของแผ่นดิน การแทรกซึมของน้ำทะเลเข้ามายังชั้นน้ำบาดาล ซึ่งอาจทำให้น้ำบาดาลกลายเป็นน้ำกร่อยหรือน้ำเค็ม จนไม่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้

การทิ้งของเสียหรือน้ำเสียลงสู่พื้นดินและแม่น้ำโดยตรงจากแหล่งชุมชน จากโรงงานอุตสาหกรรม จากแหล่งทิ้งขยะขนาดใหญ่ จากการทำการเกษตรที่ใช้ปุ๋ยเคมี ยาฆ่าแมลงและสารเคมีต่าง ๆ จากการรั่วซึมของสารเคมีจากแหล่งกักเก็บ และจากการทำเหมืองแร่ ของเสียและน้ำเสียที่ทิ้งลงสู่พื้นดินหรือแม่น้ำโดยตรงเหล่านี้จะซึมลงไปใต้ดินและไหลซึมลงสู่ชั้นน้ำบาดาล ซึ่งจะก่อให้เกิดปัญหาการปนเปื้อนของน้ำบาดาลขึ้น ซึ่งถ้านำน้ำบาดาลที่มีสารปนเปื้อนดังกล่าวมาใช้จะเป็นอันตรายต่อสุขภาพและหากได้รับในปริมาณที่มากเกินไปก็อาจเป็นอันตรายถึงแก่ชีวิตได้ ดังนั้นเราจึงควรช่วยกันดูแลรักษาและอนุรักษ์แหล่งน้ำที่สำคัญนี้ไว้ใช้แบบยั่งยืน

เรามีส่วนช่วยในการอนุรักษ์ทรัพยากรน้ำบาดาลได้โดย

1. ใช้น้ำบาดาลอย่างประหยัดและเท่าที่จำเป็น

2. ป้องกันการปนเปื้อนของแหล่งน้ำบาดาลโดยไม่ทิ้งของเสียหรือน้ำเสียลงสู่พื้นดินหรือแม่น้ำโดยตรง

3. เมื่อพบการลักลอบขุดเจาะและใช้น้ำบาดาลโดยไม่ได้รับอนุญาตให้แจ้งแก่ทางหน่วยงานราชการทันที

——————————-

เอกสารประกอบการเขียน

Anatole Dolgoff. 1996. Physical Geology. D.C. Heath and Company. Toronto. 628 p.
Graham R. Thompson, Phd and Jonathan Turk, Phd. 1991. Modern Physical Geology. Saunders College Publishing. USA. 608 p.
Richard M. Pearl. 1966. Geology. A Division of Harper & Row, Publishers. New York. 262 p.
ทวีศักดิ์ ระมิงค์วงศ์. 2546. น้ำบาดาล. เอกสารประกอบการสอน ภาควิชาธรณีวิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่.
ราชบัณฑิตยสถาน. 2544. พจนานุกรมศัพท์ธรณีวิทยา ฉบับราชบัณฑิตยสถาน. อรุณการพิมพ์. กรุงเทพฯ. 374 หน้า.

Add a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *